基于水泥搅拌桩加固软土地基应用技术的研究

刘成永

【摘 要】随着我国高速公路总里程的不断增加，目前已经形成了由中心城市向外放射以及横连东西、纵贯南北的高速公路网。我国幅员辽阔，公路工程施工具有较为复杂的质地情况，软弱地基与不良地基具有广泛的分布范围及众多种类。作为国民经济增长的重要设施，公路工程建设必须重视软土地基加固技术的应用，水泥搅拌桩的广泛应用与推广，为提升公路质量提供了可靠的保障。本文主要对水泥搅拌桩的概况、水泥搅拌桩加固软土地基的施工准备及施工工艺进行了分析与探究，以期为提升软基加固质量提供可靠的保障。

【关键词】水泥搅拌桩 软土地基 加固措施 概况 施工准备 施工工艺 水泥浆 提升

1水泥搅拌桩的概况

水泥搅拌桩法软基加固的原理为选用水泥浆作为固化剂，利用特制深层搅拌机械将土和固结剂在地基深部进行强制拌和，确保其具有良好的整体性、水稳性，并能对其强度需求进行最大限度地满足，以此达到土体加固的目的。确保这些加固土体和地基之间构成符合地基，并对其上部荷载进行一起承担。在高速公路软土地基加固施工中，主要在桥头过渡段、新老路堤加宽及滑塌路段等应用水泥搅拌桩技术。

遵循选用材质喷射情况，水泥搅拌桩可分为2种不同形式：湿法与干法。水泥浆为湿法的主要材料，应确保均匀搅拌，这样可以为再次搅拌提供便利，该方式具有较长的水泥土硬化时间。水泥干粉为水泥搅拌桩干法施工的主要材料，该方式相比湿法具有较短的水泥土硬化时间，以此对桩间强度进行最大限度提升，但其再次搅拌难度较大。

2工程概况

某高速公路总长度为118.85千米，属于双向六车道，86亿元为其总投资额。水泥搅拌桩技术在桥头、通道及涵洞等位置进行施工。为提升软基加固的整体质量，施工单位应与工程建设具体情况相结合，进行试验段施工。试验区面积为360平方米，应确保场地的平整性，该路段地层为亚粘土、淤泥、淤泥质、亚粘土等，并具有较为丰富的地下水，水位与地表相近。设计规定：1.2Mpa为28天无侧限设计抗压强度，单桩设计承载力必须控制在125KN以上。在对路线纵断面、横断面测量后，可选用图1作为本工程试验段的设计模型。

图1 试验段设计图

3水泥搅拌桩加固软土地基的施工准备

桩身、桩间土与褥垫层为水泥搅拌桩复合地基的主要构成部分。应用水泥搅拌桩技术前，施工单位必须对水泥用量、桩径等进行确定。

水泥用量：相比加固土体重量，水泥用量约为其15%，一般选用32.5级以上强度等级的普通硅酸盐水泥作为水泥搅拌桩施工的固化剂材料。

桩径：遵循相关施工规定（《建筑地基处理技术法规》），确定成桩施工机械等，通常选用500毫米直径的水泥搅拌桩进行高速公路软基加固施工。

桩长：确保水泥搅拌桩长度可将软弱地基穿透，并具有较高的承载力。通常情况下，9米为高速公路工程水泥搅拌桩施工的最小桩长。

加固范围：布桩施工可在水泥搅拌桩基础平面范围进行施工，选用钢筋混凝土条形作为施工基础，在条形基础宽度范围内进行水泥搅拌桩布桩。遵循施工要求，通过小木桩进行桩点的制定。

褥垫层：褥垫层可布设在水泥搅拌桩复合地基内基础与桩之间，300毫米为褥垫层最终厚度，一般选用中粗砂作为褥垫层施工原料。

桩土承载力：单桩承载力由桩身材料强度所决定，80KN为单桩承载力最小值，150KN为复合地基承载力最小值。

4水泥搅拌桩加固软土地基的施工工艺

4.1施工场地选择及清理

在正常固结的淤泥与淤泥质土、素填土、泥性土等处理中往往选用水泥搅拌桩技术，一般情况下，如粘性土、粉土等软土地基有机质土与较高含水量的地基承载力标准值在120kpa以下时，也可选用水泥搅拌桩技术进行施工。在公路工程软基处理前应及时平整与清理施工场地。将地面积水在施工前期及时排出，同时应进行路面杂物清理干净，防止混合料内掺入杂物，并确保工程便道的畅通性。

4.2施工前检查搅拌机械

全部钻机开机前，应指派专业人士对水泥搅拌桩机械质量进行检测，只有确保其质量符合规定后，才能进行开钻施工，应避免堵塞水泥搅拌桩管道等情况的出现，通过详细检查，可确保水泥搅拌桩机械能够正常运行，防止施工过程中存在意外，造成极大的经济损失。主要检测项目包括：安装电脑记录仪器、打印设备是否正确、有效，以此对水泥浆用量及喷浆情况进行有效控制，提升喷浆的均匀性及施工质量。

4.3试桩

遵循软基加固施工的具体情况，在软土地基施工段内，现场选用地表、中间及桩底等各个部分的土质进行分析。施工配合材料可选用较差土质的材料，配合比试验通常选用3到5组进行施工，水泥土混合料在配合比试验过程中，可选用多种土质的水泥进行制作，室内标准养护应在圆柱型石坚制成后进行。

确保水泥质量符合施工要求才能用于施工，一般选用强度等级大于32.5级的普通硅酸盐水泥，软土地基加固施工中，不能利用矿渣、火山灰水泥进行施工，通常在0.45到0.50之间控制水灰比，必要时，应进行一定量石膏粉、减水剂的添加，相比水泥用量，添加剂的用量必须控制在0.5%到1%的范围内，为提升水泥搅拌桩的整体质量，试桩作业必不可少，通常在完成配合比试验后进行，根据该工程施工情况，一般选用“两搅一喷”与“四搅四喷”作为水泥搅拌桩施工的工艺性试桩方式，其中设计工艺为“两搅一喷”，并与掺灰量进行有效结合，通常分为3种：15%、16%及17%。组合分区施工必须严格遵循施工工艺与不同掺灰量进行施工。

两搅一喷施工：在搅拌机冷却水循环正常后，进行预搅拌下沉施工，分为4档进行下沉施工，每分钟将其下沉速度控制在0.73米内，沉至试桩深度确定后，可进行提升施工。选用3档进行提升施工，每分钟提升速度控制在0.45米左右，向地面位置提升后，再反复进行该工序。